智能小車方案spce061a(編輯修改稿)
2025-05-24 08:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 鐵片代表爆炸物，兩鐵片之間的距離約15cm。 （白色和黑色的薄鐵片順序可任意放置）圖 11 基本要求 （1）智能安保車從出發(fā)區(qū)的起跑線出發(fā)（車體不得超過起跑線） ，車能夠沿著黑色引導(dǎo)線行駛，搜索并搬取代表危險(xiǎn)物品的第一塊鐵片，然后在光源的引導(dǎo)下將鐵片搬運(yùn)到危險(xiǎn)物品存放區(qū)存放。 （2）智能安保車檢測到鐵片時(shí)能顯示鐵片代表的是毒品還是代表爆炸物，并發(fā)出不同報(bào)警聲光，報(bào)警聲光要持續(xù)到將危險(xiǎn)物品存放到危險(xiǎn)物品存放區(qū)為止。 （3）以上過程要求在 3 分鐘之內(nèi)完成，否則就地停車。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手 發(fā)揮部分（1）智能安保車搬運(yùn)第一鐵片到危險(xiǎn)物品存放區(qū)后，能自動(dòng)回到搜索區(qū)取走第二塊鐵片，智能安保車檢測到鐵片時(shí)能顯示鐵片代表的是毒品還是代表爆炸物，并發(fā)出不同的報(bào)警聲光信息。（2）智能安保車能準(zhǔn)確將危險(xiǎn)物品存放到危險(xiǎn)物品存放區(qū)后，返回停車區(qū)停車。同時(shí)顯示智能車全程行駛的時(shí)間，顯示誤差的絕對(duì)值應(yīng)小于 5 秒，全部過程在 8 分鐘之內(nèi)完成，否則就地停車。 （3）其它。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手第 2 章 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)思路根據(jù)題目要求，實(shí)現(xiàn)小車尋跡，找到尋跡線上的鐵片，在光源的引導(dǎo)下一次將一片鐵片搬運(yùn)到光源區(qū)域內(nèi)。本設(shè)計(jì)分為控制部分和信號(hào)檢測部分。采用SPCE061A 單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)控制部分，完成電機(jī)驅(qū)動(dòng)、LED 顯示、語音播報(bào)。采用光電對(duì)管、光敏電阻、電感式接近開關(guān)做為信號(hào)檢測，完成尋跡、光源檢測、鐵片檢測等功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。凌陽SPCE061A單片機(jī)光電傳感器電路金屬檢測電路尋光檢測電路語音播報(bào)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路數(shù)碼管顯示圖 21 系統(tǒng)整體框圖 方案論證 單片機(jī)的選擇與論證方案一：采用 AT89C51 系列單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器。在本設(shè)計(jì)中，使用的I/O 口資源較多和需要語音的播報(bào)和識(shí)別，對(duì)于 51 單片機(jī)來說，實(shí)現(xiàn)這些功能都比較困難。方案二：采用凌陽 16 位單片機(jī) SPCE061A 作為控制核心。SPCE061 是一款擁有 2K RAM、 32KFlash、 32 個(gè) I/O 口，并集成了 AD/DA 功能強(qiáng)大的 16 位微處理器，它還擁有豐富的語音處理功能，為小車的功能擴(kuò)展提供了相當(dāng)大的空間。獨(dú)特的語音功能可使本系統(tǒng)具有更好的人機(jī)交互界面。而且它內(nèi)部還有 PWM 脈寬調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。綜上分析，選擇方案二更有利本設(shè)計(jì)。 尋跡傳感器選擇與論證方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。但是這種方案受. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。方案二：用 RPR220 型光電對(duì)管。RPR220 是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。采用 RPR220 完全可以有效的降低干擾，而且方便可行，能夠準(zhǔn)確的實(shí)施檢測。RPR220 采用 DIP4 封裝，其具有如下特點(diǎn)：塑料透鏡可以提高靈敏度。內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。且當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時(shí)，三極管導(dǎo)通輸出低電平。此光電對(duì)管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。綜上分析選擇方案二，采用 RPR220 光電對(duì)管。 金屬檢測模塊選擇與論證方案一：采用電渦流原理自制的傳感器，取才方便，但難以調(diào)試，輸出信號(hào)也不可靠，成功率比較低，難以準(zhǔn)確輸出傳感信息。方案二：采用市面易購的電感式接近開關(guān) LJ12A34Z/BX，雖然電感式接近開關(guān)占的體積大，但是對(duì)本智能小車是可以接受的，且輸出信號(hào)較可靠，穩(wěn)定性好，受外界的干擾小。綜合分析，采用方案二。 光源檢測模塊選擇與論證方案一：在小車前面裝上幾個(gè)光電開關(guān)，通過不同方向射來的光使光電開關(guān)工作，從而對(duì)小車行駛方向進(jìn)行控制，但是根據(jù)光電開關(guān)特性，只有當(dāng)光達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能夠?qū)?，因此帶有一定的局限性?方案二：在小車前面裝上光敏二極管或者光敏電阻，再通過 A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機(jī)，單片機(jī)再對(duì)讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、比較，然后發(fā)出命令對(duì)外圍電路進(jìn)控制。方案二硬件稍為復(fù)雜，但能夠?qū)Σ煌瑥?qiáng)度的光進(jìn)行采集以及比較，操作靈活，所以采用方案二。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選擇與論證方案一：采用分立元件構(gòu)成電路來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。由于分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過控制開光的切換速度實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。該電路簡單，但繼電器的體積大、要驅(qū)動(dòng)電路。方案三：采用 L293D 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。L293D 是一種直流電機(jī)控制器件，該器件具有外圍電路簡單、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。經(jīng)過考慮，采用方案三。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手 顯示模塊選擇與論證為了滿足顯示小車行走的所需時(shí)間和實(shí)時(shí)顯示鐵片數(shù)目的設(shè)計(jì)要求，我們用到顯示模塊。方案一：采用 LED 作為顯示，數(shù)碼管顯示亮度高，遠(yuǎn)程觀測也比較醒目。由于顯示模塊只是用來顯示一些簡單數(shù)字，且根據(jù)要求所顯示數(shù)字為清晰可見這就為使用數(shù)碼管的變成了可能。方案二：采用 LCD 液晶顯示，用在該小車設(shè)計(jì)中顯得復(fù)雜，在遠(yuǎn)距離時(shí)顯示不易觀察。綜上分析，采用方案一。 語音模塊選擇與論證方案一：通過單片機(jī)來控制語音芯片來實(shí)現(xiàn)提示信息的播報(bào)。但是由于語音芯片成本比較高，而且擴(kuò)展起來比較復(fù)雜，增加焊接難度和設(shè)計(jì)成本。方案二：如果控制器采用凌陽 16 位單片機(jī) SPCE061A，SPCE061A 開發(fā)板自身集成有語音模塊，不需要外圍擴(kuò)展，而且由于其集成開發(fā)環(huán)境自帶的語音 API 函數(shù)庫，可以減少開發(fā)難度和復(fù)雜度。綜上分析，采用方案 2. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手第 3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及理論分析 硬件設(shè)計(jì) 光電傳感器設(shè)計(jì)本智能安保車采用光電對(duì)管，通過光電對(duì)管檢測到黑白線時(shí)輸出的電壓不同，再通過比
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